(57)【要約】【課題】静電容量を持たせることが可能であると共に、曲げ加工がし易く、更に安価に提供可能なワイヤーハーネスを提供する。【解決手段】複数の導体単位３が平面方向に配列された集合体からなる導体４と、前記導体４の周囲を覆う絶縁体５とからなるフラットケーブル２を、複数重ね合わせてワイヤーハーネス１を構成した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のフラットケーブルが重ね合わせられたものであり、前記フラットケーブルは、複数の導体単位が平面方向に配列された集合体から構成されている導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とからなることを特徴とするワイヤーハーネス。
【請求項２】
前記導体単位が、複数の素線からなることを特徴とする請求項１記載のワイヤーハーネス。
【請求項３】
前記導体単位が、複数の素線を撚合せた撚線であることを特徴とする請求項２記載のワイヤーハーネス。
【請求項４】
前記素線が丸線であることを特長とする請求項２又は３記載のワイヤーハーネス。
【請求項５】
前記素線の外径が、０．０５〜０．６０ｍｍであることを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項６】
前記複数のフラットケーブルが同一構造のものであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項７】
重ね合わされた前記フラットケーブルの各導体間の間隔が、０．１〜５．０ｍｍであることを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項８】
前記フラットケーブルの各導体の断面積が、１０ｍｍ２以上であることを特長とする請求項１〜７のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項９】
前記フラットケーブルが２本又は３本重ね合わされたものであることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１０】
前記絶縁体の誘電率が２〜５であることを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【請求項１１】
重ね合わせた前記複数のフラットケーブルの周囲が、テープ巻きされていることを特徴とする請求項１〜１０のいずれか１項に記載のワイヤーハーネス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ワイヤーハーネスに関するものであり、特に自動車等に好適に使用されるワイヤーハーネスに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
自動車のバッテリーとインバーター間等の電力回路に用いられるワイヤーハーネスとして、例えば図１１（ａ）に示すように太いサイズの導体１０１の周囲を絶縁体１０２で被覆した、太いサイズの丸線１０３を組み合わせたケーブル１００が用いられていた。また、図１１（ｂ）に示すように、２枚の幅広形状の銅板１１１、１１１を、誘電体１１２を間に介し対向配置して絶縁樹脂１１３で被覆して、静電容量を持たせた電源ケーブル１１０が公知である（例えば特許文献１参照）。
【０００３】
また、上記特許文献１には、図１１（ｃ）に示すように、上記の幅広銅板の代わりに細線の銅電線１２１を複数並列に配置して一つの導体とし、両導体間に誘電体１２２を介在させた構成が開示されている。この構成によれば、曲げ加工性が向上し、配線作業が容易になるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平５−２３６６１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
図１１（ａ）に示す上記従来の丸線を使用したワイヤーハーネスは、安価に供給可能であるものの、大電流用でサイズが大きくなると、曲げ加工がし難くなるという問題があった。また、大電流で使用されるとスイッチングノイズが大きいという問題があった。
【０００６】
また上記特許文献１に記載の図１１（ｂ）に示す２枚の幅広の銅板を誘電体を挟んで重ねたワイヤーハーネスは、導体間に誘電体を挟んで積層するため、コストが上昇してしまうという問題があった。また、幅広の銅板を導体として使用していると、曲げ加工がし難いという問題があった。
【０００７】
また図１１（ｃ）に示す細線を並列に配置した導体を使用するワイヤーハーネスは、幅広の銅板を使用したものと比較して、更にコストが上昇してしまうという問題があった。またこのワイヤーハーネスは、幅方向の曲げに対し、導線の配列が乱れ易いという問題があった。
【０００８】
本発明の解決しようとする課題は、上記問題点を解決しようとするものであり、静電容量を持たせることが可能であると共に、曲げ加工がし易く、更に安価に提供可能なワイヤーハーネスを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために本発明のワイヤーハーネスは、複数のフラットケーブルが重ね合わせられたものであり、前記フラットケーブルは、複数の導体単位が平面方向に配列された集合体から構成されている導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とからなることを要旨とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のワイヤーハーネスは、導体と、前記導体の外周を被覆する絶縁体とからなる複数のフラットケーブルが重ね合わせられたものであり、導体間に存在する絶縁体により静電容量を持たせることが可能である。そのため、ワイヤーハーネスの製造に際し、特別な誘電体等を導体の間に配置せずに、静電容量を持たせることができる。更に、導体が複数の導体単位が平面方向に配列された集合体から構成されている為、柔軟性、屈曲性に優れている。その結果、ワイヤーハーネスの曲げ加工がし易い。更にワイヤーハーネスを製造する場合に、複数のフラットケーブルを重ね合わせるだけで良いので、生産性に優れ、ワイヤーハーネスを安価に提供可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は本発明のワイヤーハーネスの第１実施例を示す斜視図である。
【図２】図２は図１のワイヤーハーネスのＡ−Ａ断面図である。
【図３】図３は図１のワイヤーハーネスのＢ−Ｂ断面図である。
【図４】図４は本発明ワイヤーハーネスの第２実施例の幅方向断面図である。
【図５】図５は本発明ワイヤーハーネスの第３実施例の幅方向断面図である。
【図６】図６（ａ）は図１の導体を示す断面図であり、同図（ｂ）は図４の導体を示す断面図であり、同図（ｃ）は図５の導体を示す断面図である。
【図７】図７は本発明ワイヤーハーネスの第４実施例の幅方向断面図である。
【図８】図８は図１のワイヤーハーネスの周囲をテープで巻いた状態を示す幅方向断面図である。
【図９】図９は屈曲試験方法の説明図である。
【図１０】図１０は屈曲試験の結果を示すグラフである。
【図１１】図１１（ａ）〜（ｃ）は、従来のワイヤーハーネスを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、本発明の実施例について詳細に説明する。図１は本発明のワイヤーハーネスの第１実施例を示す斜視図である。図２は図１のワイヤーハーネスの幅方向であるＡ−Ａ断面図である。図３は図１のワイヤーハーネスの長手方向であるＢ−Ｂ断面図である。図１〜図３に示すように、本実施例のワイヤーハーネス１は、二つのフラットケーブル２、２を、その厚み方向となる上下方向に重ね合わせたものである。更に各フラットケーブル２は、複数本の導体単位３、３、・・・が、フラットケーブル２の幅方向となる平面方向に配列され、前記導体単位３の集合体として、導体４が構成されている。フラットケーブル２の導体４は、幅方向の断面が、導体単位３が扁平な形状に集合した集合体として形成されている。更に各フラットケーブル２は、導体４の周囲が絶縁体５により被覆されている。
【００１３】
図１に示す態様のワイヤーハーネス１は、二本のフラットケーブル２、２として、同一構造のフラットケーブル２を用いたものである。同一構造のフラットケーブル２を重ねるだけであれば、一種類のフラットケーブル２を製造するだけでワイヤーハーネス１を形成することができ、生産性に優れる。
【００１４】
尚、図１では便宜上、下側のフラットケーブル２の右端の一つの導体単位３だけを被覆材である絶縁体５から露出させた状態を示した。図６（ａ）は、図１の導体を示す断面図である。図１に示すワイヤーハーネス１において、各フラットケーブル２の導体４は、７本の素線３１を撚り合わせた撚線から構成されている。そして図１のワイヤーハーネス１は、この撚線からなる導体単位３を平面方向に並列に１８本配列して一つの導体４を構成したものである。このように、導体４が複数の導体単位３が配列されて構成されている為、ワイヤーハーネス１は、厚み方向に曲げられた場合に、作用する応力を緩和することができ、屈曲性に優れたものとすることができる。
【００１５】
本発明において、導体単位３は、複数の素線３１により構成されていればよい。具体的な導体単位３の構成として、上記の複数の素線３１を合わせた撚線以外に、素線３１のみの単線、又は複数の素線３１の集合線を用いてもよいが、撚線を用いることが好ましい。導体端子３に撚線を用いて導体４を構成した場合、ワイヤーハーネス１が幅方向に曲げられた際に、導体単位３の配列が乱れる虞が小さいという利点がある。撚線は、一般に撚りを解消するように伸張することができる。そのため伸張変形が容易である。導体単位３が、撚線により構成されていると、フラットケーブル１が厚み方向に曲げられた場合に、作用する応力を更に緩和することができ、屈曲性を更に優れたものとすることができる。
【００１６】
素線３１は、断面形状が特に限定されるものではないが、略円形状の丸線を用いるのが好ましい。
【００１７】
素線３１は、銅、銅合金、アルミニウム、アルミニウム合金などの金属線が用いられる。銅、銅合金としては、例えば、無酸素銅、タフピッチ銅、リン青銅などを例示することができる。素線３１は、軟質のものでも良いし、硬質のものでも良い。また素線３１には、スズやニッケルなどの金属めっきが施されていても良い。
【００１８】
素線３１の外径は、ワイヤーハーネス１の用途や、フラットケーブル２のサイズ等に応じて適宜選択することができるが、０．０５〜０．６０ｍｍのものが好ましく用いられる。素線３１の外径が０．６ｍｍ以下であると、応力低減効果に優れ、耐屈曲性に優れたワイヤーハーネス１が得られる。また素線の直径が０．０５ｍｍ以上であると、製造時の取り扱いが容易であり、ワイヤーハーネス１の製造時や使用時に導体が断線する虞が小さくなる。素線３１の外径の上限としては、より好ましくは、０．５ｍｍ以下、さらに好ましくは、０．４ｍｍ以下である。
【００１９】
素線の外径と屈曲性との関係について実験を行った。その結果を表１及び図１０のグラフに示す。尚、素線は丸線であり、外径は素線の直径である。表１に示すように、外径φ＝１．００ｍｍ、０．８０ｍｍ、０．４５ｍｍ、０．３５ｍｍ、０．２０ｍｍの５種類の素線について、下記方法に基づいて屈曲試験を行なった。尚、試験は各素線についてそれぞれ屈曲試験を３回ずつ行なった。その結果を表３および図１０に示した。
【００２０】
〔屈曲試験方法〕
図９は屈曲試験方法の説明図である。屈曲試験は、図９に示すように、長さ３００ｍｍの素線４１の一端を回動アーム（図示せず）に固定し、その他端におもり４２をつるし、素線４１の長手方向中間部を一対の円柱状部材４３、４４（半径ｒ＝６ｍｍ）に挟みこんだ状態で、素線４１が円柱状部材４３、４４の周面に沿うように、一方向に９０度、他方向に９０度、回動アームを回動させて、曲げ半径６ｍｍで素線４１を繰返し屈曲させることにより行なった。おもり４２としては、素線４１に対して２５．５ＭＰａの応力が作用するように調整したものを用いた。屈曲の繰返し速度は１分間に９０往復とした。この際、屈曲試験によって素線４１が断線に至るまでの屈曲回数（往復回数）をもって屈曲性を評価した。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表１及び図１０に示す結果から、素線の外径が小さくなるのに伴い、断線に至る屈曲回数が増加し、特に素線の外径が０．６０ｍｍ以下となる範囲で、屈曲回数が急激に増加していることが確認できた。また、通常、断線に至る屈曲回数が７０回（図１０中に点線で示した）以上であると、実用上問題ない耐屈曲性が得られるところ、素線の外径が０．６０ｍｍ以下では屈曲回数が７０回を超えていることも確認できた。この結果は、複数本の素線の集合体である撚線および撚線を用いた導体単位３においても同様の結果が得られるものと推察できる。したがって、素線の外径は０．６０ｍｍ以下であることが特に好ましいことが確認できた。
【００２３】
複数の素線３１を組み合わせた撚線から導体単位３を構成する場合、各素線３１は、同一のサイズを用いても良いし、複数のサイズを組み合わせて用いても、いずれでも良い。例えば、導体単位３が図６（ａ）に示すような撚線の場合には、中心の素線３１の直径が、その周囲に配置される素線３１の直径より大きい構成であっても良い。
【００２４】
導体単位３が素線３１の撚線から構成される場合、各々の素線３１は圧縮加工なしで円形状に形成しても良いし、撚り合わされた状態でさらに撚線全体の断面形状が円形状となるように、撚線が円形圧縮加工されていても良い。撚線が円形圧縮加工されていると、撚線の素線同士の間の空隙を小さくできる。そのため同じ断面積であっても、導体厚や導体幅をより小さくできる。その結果、フラットケーブル２を小さく形成でき、ワイヤーハーネス１の配索性を高めることができる。
【００２５】
また導体単位３が素線３１の撚線から構成される場合、各々の素線３１が圧縮加工されていない場合には、各素線３１は互いに独立に動きやすいため、応力の低減効果に優れ、柔軟性、屈曲性に優れるワイヤーハーネス１が得られる。
【００２６】
また導体単位３として撚線を用いた場合、撚りピッチが異なると、伸張変形することが可能な量も異なることになる。導体単位３を撚線から構成した場合、撚りピッチの大きさが異なる撚線を配列して導体４を構成してもよい。
【００２７】
絶縁体５は、導体４の外周を覆っていればよく、その形状は特に限定されるものではない。絶縁体５の形状は、幅方向の断面が角を有する方形状であっても良いし、幅方向の断面が角を有しない楕円形状（図１及び図２に示す態様）などであっても良い。絶縁体５は、例えばポリオレフィン系樹脂や塩化ビニル樹脂等の絶縁性の材料が用いられる。絶縁体５は、静電容量を確実に確保するという点から、誘電率が２〜５の範囲内であることが好ましい。
【００２８】
図２に示すように、ワイヤーハーネス１は、各フラットケーブル２、２の導体４、４間に存在する絶縁体５が誘電体となって、静電容量を確保してインダクタンスを低減できる。例えばワイヤーハーネス１がホイール間にモータを設けた構成の電気自動車のバッテリーとインバーター間の配線に用いた場合、大電流が配線に流れるため、インバーターに内蔵されるスイッチング素子により発生するスイッチングノイズが大きくなる。これに対し、ワイヤーハーネス１に静電容量が確保されることで、発生するスイッチングノイズが、配線に対し誘起されにくくなる。
【００２９】
各フラットケーブル２の導体４の断面積（各導体単位３の断面積の合計）は、特に限定されるものではないが、１０ｍｍ２以上であるのが好ましい。導体４を一つの丸線や平角導体等から構成した場合、断面積が大きくなると曲げ難くなる傾向がある。本発明は、このように導体４の断面積が大きくなった場合に、導体４が複数の導体単位３の集合体として形成されているので、柔軟性や屈曲性の効果をより発揮できる。特に導体４の断面積が１０ｍｍ２以上の場合に、柔軟性および屈曲性が顕著に優れるワイヤーハーネス１が得られる。
【００３０】
本発明のワイヤーハーネス１は、柔軟性、屈曲性を確保しつつ、導体４の断面積を大きくすることができるから、例えば電力ケーブル等に用いるのが好適である。ワイヤーハーネスとして、例えば２本又は３本のフラットケーブル２を重ね合わせて、導体４の数が２本又は３本として構成した場合には、ワイヤーハーネス１を単相又は三相の電力ケーブルとして用いることができる。
【００３１】
図２に示すように各フラットケーブル２、２の各導体４、４間の間隔Ｄは、０．１〜５．０ｍｍであるのが好ましい。この各導体４、４間の間隔Ｄが、０．１ｍｍ以上であれば、各導体４、４間の被覆材を誘電体として十分な静電容量を確保することができ、必要な絶縁性能も確保することができる。また、各導体４、４間の間隔Ｄが５．０ｍｍ以下であれば、ワイヤーハーネスの柔軟性が必要以上に低下する虞がない。
【００３２】
図２に示すように各フラットケーブル２の導体厚Ｅは、柔軟性および屈曲性に優れるなどの観点から、５ｍｍ以下であることが好ましい。より好ましくは、４ｍｍ以下である。
【００３３】
またフラットケーブル２は、導体４が導体単位の扁平な集合体として形成されているが、この扁平さを表す導体４の導体厚Ｅと導体幅Ｗ（図２参照）の比Ｓ（＝Ｗ／Ｅ）が、３以上であるのが好ましく、更に好ましくは５以上である。
【００３４】
図４は本発明ワイヤーハーネスの第２実施例を示す幅方向断面図である。第２実施例のワイヤーハーネス１は、導体単位３として、第１の態様の導体単位３を上下に２段重ねとして導体４としたフラットケーブル２を二つ重ねて構成したものである。図６（ｂ）は図４の導体４を示す断面図である。図６（ｂ）に示すように、第２実施例の導体４は、７本の素線３１を縒り合わせた撚線を上下に重ねたものを導体単位３として、平面方向に並列に１８組配列して、一つの導体４を構成したものである。
【００３５】
図５は本発明ワイヤーハーネスの第３実施例を示す幅方向断面図である。第３実施例のワイヤーハーネス１は、素線を上下に重ねたものを導体単位３として、この導体単位３を平面方向に多数配列して導体４としたフラットケーブル２を、厚み方向に２本重ねて構成したものである。図６（ｃ）は図５の導体４を示す断面図である。図６（ｃ）に示すように、第２実施例の導体４は、導体単位３として、６本の素線３１を下に重ねたものを、平面方向に並列に５４組配列して、一つの導体４を構成したものである。
【００３６】
図７は本発明ワイヤーハーネスの第４実施例を示す幅方向断面図である。第４実施例のワイヤーハーネス１は、第１実施例で用いたフラットケーブル２を３本、厚み方向である上下に重ねて構成したものである。
【００３７】
本発明のワイヤーハーネス１は、複数のフラットケーブル２を重ね合わせるだけで製造することができる。また各フラットケーブル２は、例えば、複数本の導体単位３を幅方向、厚み方向に配置して導体単位の集合体よりなる導体４を形成し、導体４の外周を覆うように絶縁体５により被覆することで得られる。導体４を絶縁体５で被覆するには、導体４の外周に樹脂等の絶縁材料を押出成形することや、導体４を一対の絶縁性フィルム間で挟む方法等を用いることができる。これらの絶縁体５による導体４の被覆方法は、公知のフラットケーブルの製造方法が利用できる。
【００３８】
図８は図１のワイヤーハーネスの周囲をテープで巻いた状態を示す断面図である。図８に示すように、ワイヤーハーネス１は、重ね合わせたフラットケーブル２、２の外周にテープ６を巻いて、テープ巻き等によりフラットケーブル２同士を一体化するのが好ましい。テープ巻きは、複数のフラットケーブル２の長手方向に対し全体をテープ巻きしても良いし、また長手方向の一定間隔毎にテープ巻きしてもいずれでもよい。テープ巻きのテープの材料としては、耐熱性を有するテープが好ましく、例えばポリイミド製テープ、架橋ＰＶＣ製テープ等が挙げられる。
【００３９】
また、複数のフラットケーブル２を重ね合わせて一体化する手段としては、重ね合わせたフラットケーブルの外周をコルゲート等で覆ってもよい。また、フラットケーブル２、２の接触面を粘着剤や接着剤等を用いて貼り合わせても良いが、複数のフラットケーブル２は、完全に接着させずに、固定させない状態に形成するのが好ましい。
【００４０】
尚、上記実施例では、導体４として、一つのフラットケーブル２には一つの導体４が配置されて構成されているが、フラットケーブル２は、幅方向に複数の導体４を並列に配置して構成してもよい。フラットケーブル２において、複数の導体４が配列される場合には、導体４同士は、互いに離間されて平行に配置され、複数の導体４の幅方向の間にも絶縁体が存在するように形成される。
【００４１】
本発明のワイヤーハーネスは、自動車用ワイヤーハーネスとして用いることができ、特にバッテリーとインバーターを接続するワイヤーハーネスのような電力線等に好適に用いることができる。
【符号の説明】
【００４２】
１  ワイヤーハーネス
２  フラットケーブル
３  導体単位
４  導体
５  絶縁体（被覆材）
３１  素線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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